全球化的注塑機提供商 Husky 公司的控制系統，采用了 Beckhoff 提供的基于工業 PC、現場總線組件和軟件的技術。Beckhoff 解決方案所遇到的挑戰是采用軟 PLC 進行機械控制、軟件 NC 用于電子軸和集成的液壓軸驅動和溫度控制。 我們對塑膠產品已成為十分熟悉并司空見慣，以至于很少關注所使用的塑料產品。事實上，許多塑料制品都是由注塑機制成的。這些最終產品種類繁多且看似微不足道：酸奶杯、圓珠筆桿、飲料瓶、汽車后視鏡片、保險杠、洗衣籃、桶 、醫學容器等，這些只是我們日常生活中使用到的各種塑料產品的一小部分。但是，這些產品的尺寸大小有明顯的不同，小到如模型制作組件，大如汽車引擎蓋，因此也要求各種不同型號的注塑機來生產不同尺寸的塑料制品。這對于注塑機來說就是模具的噸位不同。 采用 TwinCAT 控制核心的注塑機 為了提供模具所需的夾緊力，注塑機廠商一般采用的液壓元件或機械、 電動夾緊機構驅動夾具。但是，各種大小的注塑機的工藝基本是一樣的：塑料粒通過一個料斗進入料筒，在螺桿旋轉和料筒溫度的作用下融化。模具通過一個固定的壓力鎖緊。為了保證融化了的塑料在高壓下不會泄漏，必須要高精度保持和控制鎖模力。當螺桿前端有足夠的融化好的塑料后，螺桿被用作注射工具將塑料液從噴嘴注射到模腔內并且保證塑料液維持在一定的壓力下。經過一定的冷卻時間，螺桿位置退后，模具打開，成型的塑料制品通過頂出裝置或機械手臂從模腔內取出。然后機器開始下一個循環。這個過程中機器必須滿足一系列要求： 1. 零件品質高：優化工藝及其參數，必須確保能夠連續生產高品質零件，也就是零件具有良好的物理特性（大小、重量、密度、顏色、甚至氣味）。此處機器的機械裝置和控制是關鍵。 2. 循環周期短：由于機器常常運行在無人值守狀態且 24小時運作，節省 0.1 秒的制造周期都將增加產出。 3. 便于參數調整和維修：在出現問題時操作者必須能夠盡快地解決問題，出錯信息提示和附加的在線工具（例如維修視頻幫助）都將有助于此。為滿足這個要求，機器可視化軟件 HMI（人機界面）扮演了重要角色。 4. 有效的作業保護：熱熔塑料及高壓具有潛在的傷害危險，它必須在設計和工程中得到控制。 5. 有效的系統保護：卡住、粘連或部分移動模具可能會損害最昂貴的注塑機部件——模具。模腔或芯的輕微擦傷極易顯現在產品上，并可導致模具無法使用。 6. 有效利用資源：這包括通過減少機器啟動次數和廢料以及在生產過程中電力和水的消費量來減少對環境影響。 Husky 的機器擁有流體力學夾具。注射單元螺桿由液壓或電子伺服驅動。伺服電機驅動器同樣用在取出塑料制品的機械手上。 一臺工業 PC 取代 4 個傳統控制器 多年前，注塑機市場上對機械的要求不斷提升，Husky 決定引進新一代基于 PC 的控制系統。相對于注塑行業傳統的控制架構，先進的 PC 控制展現出許多不同之處：在該行業中傳統概念是基于許多不同的專用控制器和硬件PLC。在液壓驅動的機器中，PLC 控制整個機器過程，并要與注射控制器、夾具控制器、溫度控制器進行通訊。電動注塑機中，獨立的伺服控制器控制各個軸。傳統的 HMI是基于一個工業 PC，該工業 PC 并沒有任何控制功能。所有的組件都通過并行電纜鏈接到控制柜。 [ALIGN=CENTER] 控制面板具有 TFT 觸摸、軟鍵盤和用戶 ID 系統。[/ALIGN] Husky 公司新的控制理念是將所有的功能集成到控制柜內的一個工業 PC 中，它取代了原先的各種控制器和 PLC。機器信號通過 Profibus 主站接口卡和連接在現場總線上的Beckhoff 總線端子模塊采集并傳送。分布式連接到 Profibus的非接觸式傳感器傳遞單獨的液壓軸位置信息。操作單元是 Beckhoff 的另一類標準產品——控制面板。該產品本身沒有任何智能功能，通過兩根同軸電纜鏈接到工業 PC，控制面板具有 TFT 觸摸、軟鍵盤和用戶 ID 系統。工業 PC，現場總線，電子端子模塊——僅此而已，硬件設備縮減至精華。無需再用獨立的電力控制柜放置伺服電機動力組件，這些組件可以被靈活地安裝在電氣柜的任何地方。同樣，軟件平臺 TwinCAT 是基于 IEC 61131-3 標準編程語言，并且 TwinCAT 已設計集成一個軟 PLC。TwinCAT 軟件 NC 可用于數字機器人控制，它可以閉環控制全液壓設備，并控制機械手臂。控制 Huksy 機械的主要軟件組件可以被歸為4 個任務領域： ● 液壓 ● 溫度 ● 機械手 ● 可視化 Husky 在液壓軸的閉環控制上（典型的應用是一臺機器 8個液壓軸）有多年的經驗。與過去相比，現在各個液壓軸不再需要“黑匣子”，Husky 控制專家通過 IEC 61131-3 標準來控制各個液壓軸。對液壓位置軸的控制是重要環節，它的控制路徑是非線性的并且受制于注射工藝。例如，在注射過程中，注射活塞根據速度輪廓前進，同時需要限制注射壓力。這樣根據注射活塞的位置、料筒壓力、模腔壓力，控制器必須提供由注射到保壓的平滑轉換。當活塞后退的時候系統又要從速度控制轉換到位置控制，使活塞退回到起始位置以準備下一個注射過程。IPC 的強大 CPU 能力保證系統可將響應時間降低到幾個毫秒，以控制活塞在注射期間的高速運動。 IEC 61131-3 功能塊的溫度控制 溫度控制也是通過 IEC 61131-3 編程來實現。一個注塑機系統可能有 100 多個溫度控制區控制機械、模具、熱流道和噴嘴的加熱。溫度控制功能塊由 Husky 和 Beckhoff 合作開發，該功能塊可提供便捷的控制功能，例如，自整定、開機自適應、手動自動模式的平滑切換、硬件故障響應預定義（如熱電偶損壞、加熱器斷開等）。功能塊可被用作示例，也就是說，增加溫度控制區就像增加一個變量一樣簡單。對電子機器人的軸的控制通過預定義的軸運動控制功能塊完成，該功能塊已集成在 TwinCAT NC 的功能庫中。因為 TwinCAT 支持多種不同的現場總線，Husky 選擇了Sercos用于控制螺桿馬達。 第四個軟件組件是可視化組件，它由 Husky 設計，運行在Windows NT 系統下。該系統的操作理念集中表現在將控制面板的軟鍵盤集成在觸摸屏的操作上。關鍵的機器功能，如涉及到各種機器運動的控制都通過觸摸屏的 PLC 按鍵來啟動（如，用于執行要求功能前的 PLC 檢測）。通過TwinCAT 的軟件接口可訪問各種控制參數、報警信息、時間記錄和統計功能等。 用戶通過記憶鑰匙卡來獲得控制訪問授權。該鑰匙卡插在控制面板下部，它可以存儲 32K 的用戶數據。 綜述 顯然，采用現場總線系統重要的好處是節省成本，且無需使用專門控制硬件。選擇合適性能的 IPC 可以使控制方案滿足要求。對于 Husky 來說，整體控制的配置變得更加透明和標準,例如: 采用 Windows XP 和 IEC61131-3.這意味著Husky 擁有對注塑機的完全控制以及所有的控制技術訣竅。當這對于普遍的機器操作者還難以達到時，TwinCAT總是為每臺機器提供運行版和編程環境。這打開了 PC 控制大門，例如大容量的硬盤、通過調制解調器和以太網路實現遠程調試、通過串口和以太網路連接到其他機器，與SCADA 系統通訊，使用外部的、Windows 兼容的最優過程軟件。Husky 已經意識到，在未來他們需要進一步聚焦于模塊化機械設計，簡化編程的“零工程”工具，和對客戶市場的靈活響應上。TwinCAT 則是這個架構的核心。 Husky 注塑系統有限公司 Husky 建立于 1953 年，是世界上最大的單一注塑機品牌。Husky生產部門位于加拿大安大略省的Bolton（Milton （Vermont, U.S.A.） 和盧森堡的 Dudelange。Husky 全球擁有 3000 多名雇員，上個財政年的年銷售額達 8 億多美元。其產品包括鎖模力從 50 到 8000 噸的液壓注塑機、模具、熱流道和產品取出機械手。